黄山-镜儿泉成矿带东段铜镍矿成矿模式及浅覆盖区找矿预测初探

随着勘查工作不断深入,地表、浅部、易识别矿日益减少,地质勘查工作逐步转向深部勘查。在东天山黄山-镜儿泉成矿带东段采用地物化方法,开展浅覆盖区铜镍多金属矿调查研究,通过勘查新方法新技术进行找矿预测。成矿作用和模式如下:(1)成矿带东段镍铜矿床符合小岩体成大矿特征。大量硫化物聚于小岩体中,成矿物质和寄主岩石数量不成比例;(2)含矿岩浆侵位显示,岩浆在深部岩浆房停歇过程中发生熔离分异和部分结晶作用,分异为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆几部分。调查表明,10~15km内存在向下延伸的低阻体,推测为阶段性岩浆房。考虑到8~12km剥蚀,阶段性岩浆房结晶深度可能为20~30km,此深度位于上地壳下部,也是硫化物可能加入的深度;(3)含矿岩浆沿相同通道或越位上侵,在先期侵入岩体下侧或上方不同空间成矿;(4)岩浆运移过程中与围岩发生相互作用、组分交换和成矿物质富集,该过程中分离结晶和地壳混染是与硫化物熔融有关的重要因素。超基性岩体深部预富集过程,硫的加入深度可能为20~30km。硫化物增加导致电阻率降低,深部岩浆房可能为康古尔塔格深成岩体的一部分,在上地壳底部发生分离结晶和岩浆混染。在黄山-镜儿泉成矿带东段,利用地物化手段,结合以往地质勘查成果,综合分析构造、岩体、地球物理、地球化学等多种控矿因素关系耦合,并对浅覆盖区铜镍矿进行预测。

黄山-镜儿泉铜镍成矿带地层时代的厘定及其地质意义探讨

本文对东天山黄山-镜儿泉岩浆铜镍硫化物成矿带原来古生物地层学方法厘定的早石炭统干墩组和晚石炭统梧桐窝子组的碎屑锆石进行了激光等离子质谱(LA-ICP-MS)U-Pb年代学研究。干墩组碳质板岩、变质砂岩和变质长石石英砂岩中的碎屑锆石U-Pb年龄分别为301~491 Ma、307~426 Ma和313~461 Ma,最年轻锆石的加权平均值分别为307.1±3.7 Ma、310.4±2.2 Ma、315.0±10 Ma,表明干墩组最大沉积年龄为晚石炭世。而梧桐窝子组变质砂岩和变质凝灰岩的碎屑锆石年龄为384~448 Ma和393~448 Ma,最年轻锆石的加权平均值分别为386.5±5.8 Ma、394.6±4.5 Ma,确定其最大的沉积年龄为早—中泥盆世。这与近年来对侵位于这些地层的火成岩体的锆石U-Pb年龄一致,说明康古尔-雅满苏岛弧带至少从中泥盆世就开始发育。中—下泥盆统梧桐窝子组与上石炭统干墩组地层之间上泥盆统—下石炭统地层厚度约为10 km,说明侵位于这两套地层中的含铜镍硫化物镁铁-超镁铁岩体分别代表了岩浆通道系统的深部岩浆通道相和浅部岩浆房,整个岩浆通道系统的纵向规模大约为10 km。

新疆黄山-镜儿泉铜镍硫化物成矿带岩浆通道成矿特征及其找矿意义

自20世纪80年代以来,中亚造山带南缘的北天山黄山-镜儿泉成矿带先后发现了黄山、黄山东、黄山南、图拉尔根等4处大型铜镍硫化物矿床,香山和葫芦2处中型矿床,以及一系列小型矿床和矿化岩体,使该地区成为世界最重要的造山带型铜镍硫化物成矿带,探明镍金属储量近100万t。近年来,又陆续发现了一些新的矿床和含矿岩体,说明仍然有很好的找矿潜力。中国学者针对这些含矿岩体的年代学、岩石学和矿床成因开展了大量研究,获得了不少重要成果,特别是,最近笔者通过对北天山岛弧系统俯冲-碰撞过程中不同阶段玄武岩浆作用特点和规律的梳理,对铜镍硫化物成矿的时代和构造条件形成了新的、更清晰的认识。然而,目前对该成矿带干墩断裂南北两侧含矿岩体及所含矿体形态、产状、规模显著差异成因意义的系统研究仍然十分薄弱,阻碍了对该成矿带岩浆通道成矿规律的深入理解。文章在上述新的研究成果基础上,对该成矿带铜镍硫化物岩浆通道成矿规律和控制因素进行了系统分析,目的是更好地理解造山带铜镍硫化物成矿规律,并为未来的找矿方向提供依据。文章提出碰撞后早期阶段是成矿的最佳时期,黄山-镜儿泉带的铜镍硫化物成矿作用是碰撞后早期阶段俯冲板片断离、软流圈上涌和强烈部分熔融、以及区域性右行走滑几种地质要素耦合的结果。

新疆北天山黄山东含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体的岩石成因:主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素证据

本文对新疆黄山-镜儿泉铜镍成矿带中黄山东岩体进行了主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素的研究,探讨了岩体成因和区域构造演化。黄山东岩体有三次岩浆侵入,第一次侵入形成了橄榄辉长岩、角闪辉长岩和闪长岩,构成岩体的主体,其中橄榄辉长岩位于岩体中部,角闪辉长岩位于岩体上部和下部,闪长岩沿岩体边缘分布;第二次侵入形成辉长苏长岩,呈岩墙状分布于岩体西端和西北部;第三次侵入岩石为二辉橄榄岩,位于岩体下部,为主要的赋矿岩相。黄山东岩体样品除橄榄辉长岩和角闪辉长岩TiO2含量之外主量元素投影点都处于橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和斜长石矿物化学成分之间,指示它们主要由橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和斜长石组成。与塔里木地区地幔柱成因二叠纪镁铁-超镁铁岩体相比,黄山东岩体亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,La、Ba、Th、U等不相容元素含量较低,εNd(t)较高(+7.32‰^+8.29‰),并且具有较低的Th/U比值(1.13~2.98)和Nb/U比值(2.53~7.02),较高的La/Nb比值(1.15~4.19)和Ba/Nb比值(37.7~79.8)。这些特征与俯冲成因的火山岩和侵入岩相似,暗示其原始岩浆主要来源于受俯冲流体交代地幔的部分熔融,软流圈地幔的上涌可能为部分熔融提供了热源。

东天山黄山西含铜镍矿镁铁-超镁铁岩体岩浆地幔源区特征研究

新疆黄山-镜儿泉铜镍成矿带位于中亚造山带东天山晚古生代造山带,铜镍总储量达百万吨,是我国仅次于金川硫化物矿床的铜镍矿基地。黄山西铜镍矿床是该成矿带内一个大型矿床,Cu平均品位是0.31%,总储量18.8×104t,Ni平均品位是0.49%,总储量32×104t。黄山西岩体岩石地球化学特征与塔里木大火成岩省镁铁-超镁铁侵入岩和玄武岩存在明显差异;较之塔里木大火成岩省镁铁-超镁铁岩体(269～274Ma),黄山-镜儿泉铜镍成矿带镁铁-超镁铁岩体的形成更早(274～298Ma);此外,成矿带内并没有早二叠溢流玄武岩大量出露。黄山西岩体各岩相的MORB标准化微量元素蛛网图显示明显的Nb、Ta、Ti负异常,(87Sr/86Sr)269Ma值较低(0.7034～0.7037),而εΝd(269Ma)较高(5.14～7.14),这些地球化学特征难以用地壳混染来解释,而显示其原始岩浆来自于交代地幔的部分熔融,表明原始岩浆可能形成于活动大陆边缘。然而,黄山西岩体的岩相学特征与阿拉斯加型岩体存在差别,因此,不能排除交代地幔的部分熔融发生于碰撞造山后的伸展阶段的可能,软流圈的上涌可能起到重要作用。